자동차 헤드램프(Head Lamp : 전조등)의 기본적인 역할은 자동차의 ‘눈’이 되는 것입니다.야간에도 운전이 가능할 수 있도록 전방을 비추어 안전 기능을 구현하는 것이죠. 모든 자동차 헤드램프 개발자의 궁극적인 꿈은 운전자에게 대낮과 같은 동일한 주행 환경을 만드는 것이죠. 그렇다고 헤드램프의 조명을 밝게 하면 반대 방향에서 달려오는 차나 보행자에게 눈부심을 발생시켜 또 다른 안전 이슈를 만들기 때문에 이 부분을 해결하기 위한 다양한 노력들을 하고 있습니다. 1800년대 후반 연소식 램프로 시작하여 오늘날 운전자에게 새로운 방식의 주행 경험을 제공하는 자동차 헤드램프, LG 테크 콘퍼런스에서 자동차 헤드램프 기술의 최신 트렌드를 짚어보았습니다.
1. ‘디지털 램프’로의 진화
기존 아날로그 램프는 조명 패턴이 고정되어있으며 가변성이 전혀 없는 램프를 의미합니다. 따라서 주행 환경에 따라 최적화된 조명 패턴을 운전자에게 제공할 수 없고, 운전자는 답답한 야간 운전 시야로 운전을 할 수 밖에 없죠. 반면 디지털 램프는 여러 개의 독립적인 픽셀의 조명으로 주행 환경에 따라 눈부심 발생 영역만 선택적으로 조명 끄거나, 안전 관련 정보를 노면에 표시하는 등 운전자에게 주행 환경 변화에 따른 최적의 조명 패턴과 정보들을 제공할 수 있습니다. 이것이 아날로그 램프와 디지털 램프의 핵심적인 차이라 할 수 있죠.
아날로그 램프에서 디지털 램프로 진화하기까지는 여러 기술적 진보가 필요합니다. 아래 네 가지 요소를 살펴볼까요?
첫번째 ‘광원 기술의 진화’입니다. 기존 할로겐이나 일반적인 LED 광원으로는 조명을 픽셀화 하여 세밀하게 조명을 제어하는 것이 불가능합니다. 때문에 마이크로 LED 광원이나 DMD 패널1)처럼 기존 디스플레이 영역에서 연구되던 신(新)광원 기술들을 자동차 광학 영역과 접목시키는 것이 필요하죠.
둘째 ‘고해상력의 투사 광학 기술’입니다. 앞서 말씀드린 광원 기술을 바탕으로 전방에 선명한 이미지를 투사하기 위해서는 광학 렌즈로 구성되는 투사 기술이 반드시 필요합니다. 또한 자동차처럼 극악한 온도 환경에서도 이미지 품질 저하가 발생하지 않는 광학시스템을 개발하는 것이 이 기술의 핵심이 되겠습니다.
셋째 ‘주행 환경 인지 기술’입니다. 주행 환경에 따라 조명 패턴을 최적화 하기 위해서는 우선 전방 인지 기술이 필요해요. 이는 기존 ADAS 시스템2)에서 카메라 인지 기술과의 융합이 필요한 영역이죠. 넷째 ‘이미지 제어 기술’입니다. 인지된 주행 환경에 최적화된 이미지를 생성하고, 그것을 공간과 매칭시켜 왜곡없이 운전자에게 제공하기 위해서는 실시간으로 이미지를 정밀 제어 할 수 있는 기술이 반드시 필요합니다. 또한 다양한 완성차 제조업체의 요구 조건을 만족하기 위해서는 플랫폼화 된 소프트웨어 기술이 핵심이 되겠습니다.
1) DMD(Digital Micromirror Device)패널 : 디지털 소형 거울 장치로 미세한 전기 반발력을 사용하여 소형 거울을 움직이는 하나의 유닛을 필요한 화소수 만큼 배열한 일종의 모듈
2) ADAS 시스템(Advanced Driver Assistance System) : 운전 중 발생할 수 있는 상황 일부를 차량이 스스로 인지하고 판단해 기계장치를 자동 제어, 운전자의 안전한 운전을 지원하는 시스템
2. 떠오르는 지능형 헤드램프 시스템
디지털 램프 중에서도 스마트 기능이 더해진 ‘지능형 헤드램프’는 야간 주행시 상대 차량의 위치와 각도를 감지해 상향등 점등 여부를 스스로 판단하고 조절하는 램프입니다. 상대방에게 눈부심을 주지 않고 운전자 전방 시야를 확보할 수 있죠. 결국 야간 주행환경에 최적화된 조명 패턴을 운전자에게 제공함으로써 넓은 야간 운전 시야와 안전 정보를 제공하여 안전 기능을 극대화한 것이라 할 수 있습니다.
지능형 헤드램프는 크게 ‘저해상도 지능형 헤드램프’와 ‘고해상도 지능형 헤드램프’로 나눌 수 있습니다. 100Pixel 미만의 저해상도 지능형 헤드램프는 눈부심 방지기능을 통해 상향등의 상시 점등이 가능한 지능형 헤드램프를 의미해요. 반면 25K~100K Pixel 이상의 고해상도 지능형 헤드램프는 노면에 다양한 정보 표시 기능까지 구현 가능한 헤드램프를 의미하죠. 저해상도보다 세밀한 조명 패턴 제어가 가능합니다. 이러한 지능형 헤드램프 시스템은 고객에게 독특한 경험과 혜택을 제공하죠.
3. 안전을 위한 노면 투사 램프 기술
‘노면 투사 램프’는 헤드램프뿐만 아니라 자동차 측면이나 후미 등 다양한 설치 공간에 투사 기능을 적용하여 커뮤니케이션을 주요 목적으로 하는 램프를 의미합니다. 현재는 자동차 문의 하단이나 사이드미러에 장착하여 웰컴 기능3)이나 자동차 업체 로고를 투사하는 기능이 대표적이죠.
노면 투사 램프는 기존의 웰컴 조명처럼 심미적인 기능에서 진보하여 승객 하차 시 ‘스톱 사인(Stop Sign)’이나 방향 전환 시 방향 지시등을 도로 위에 투사하여 안전 기능을 강화하는 형태로 발전하고 있습니다. 자율주행 시대가 도래하면 차량과 보행자 간의 원활한 커뮤니케이션을 위한 다양한 기능들로 진화해 갈 것으로 예상됩니다.
기존 시장에 나와 있는 노면 투사 램프는 정지 영상만을 제공했으나, LG전자의 노면 투사 램프는 준 동적(Semi dynamic) 혹은 완전한 동영상 구현이 가능한 동적(Dynamic) 노면 투사 램프 기능 구현이 가능합니다. 이를 통해 운전자 또는 보행자에게 선명하면서도 역동적인 노면 투사 램프 이미지를 제공할 수 있다는 것이 최대 차별점이라고 할 수 있죠.
3) 웰컴 기능(Welcome 기능) : 사람이 가까이 가면 공간 감지 센서가 감지하여 자동으로 라이팅이 켜지는 기능
LG전자는 2018년 차량용 프리미엄 헤드램프 기업인 ZKW를 인수했습니다. 현재 ZKW의 헤드램프 시스템 개발 및 제조 역량에 LG전자의 디스플레이 광학기술을 접목하여 디지털 램프 시장을 선점하기 위해 노력하고 있습니다. 고객에게 더 안전하면서도 편안한 야간 운전 경험을 제공하기 위함이죠. 현재 LG전자는 세계 최초 그리고 최고 해상도의 마이크로 LED 지능형 헤드램프 개발에 박차를 가하고 있으며, 다양한 노면 투사 램프 개발을 통해 차량 주변 360° 투사가 가능한 기능을 개발해 나갈 것 입니다.
